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岩沥青(rock asphalt)经常产于岩石裂缝或混杂于土中。岩沥青是石油不断地从地壳中冒出,存在于山体、岩石裂隙中长期蒸发凝固而形成的天然沥青。存在于硬质岩石中者较纯净。部分易溶于三氯乙烯。存在于软质岩石中者因和无机矿物混合已久,大部分不宜溶于常规石油类化学溶剂。以相似相溶原理,同样表现出优良的黏结性、抗水性和防腐蚀性。
中国新疆产的天然沥青软化点为130~160℃,针入度0~51/10mm。因矿体厚度仅0.3-0.5米,混杂于土中者,含杂质较多,也难以拣取。主要用于制备沥青漆或道路沥青改性。
四川省青川的天然沥青软化点230~300℃,针入度为0 mm,青川天然沥青主矿区无机质(灰分)含量通常在15~25%,矿体厚度可达几米,储量丰富,容易开采,开发潜力和经济价值很大。青川天然沥青附属矿区存于硬质岩石裂隙中无机质(灰分)含量在10%以下,矿体厚度约0.5-1米,不易开采,产量不大。主要用于高等级公路沥青改性或调和沥青,钻井助剂或制备高软化点特种沥青。
湖沥青(lake asphalt)是天然堆积的地沥青,与黏土和水混杂而成的乳状物,多成湖的形式。需经精制方可使用。可用作制造石油沥青和黑色烘漆,用于涂料、清漆、蓄电池箱、刹车片和印刷油墨。湖沥青无机质(灰分)含量通常在40%左右,仅适合现场施工,大多用于铺筑一般路面。
海底沥青(sea asphalt)。
中国的天然沥青矿主要分布在四川广元龙门山一带,曾被专家誉为“中华第一黑矿”,储量超过1000万吨,某些矿体具有300℃以上的高软化点,是岩沥青中的很少见的品种,属于高度氧化特种沥青,石油沥青在工业化生产中几乎无法达到这种氧化程度。该矿沥青质大分子结构复杂,但性能稳定。MX天然沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要组成成分,其化学构成为碳81.7%,氢7.5%,氧2.3%,氮1.95%,硫4.4%,铝1.1%,硅0.18%及其他金属0.87%。其中碳、氢、氧、氮、硫的含量较高,几乎每个沥青质大分子中都含有上述元素的极性官能团,使其在岩石表面能产生强吸附力,试验数据表明其吸附自由能及其在硅酸岩、石英岩、石灰石、高岭石和硅铝酸盐表面的吸附能量,都比普通沥青胶质高出数倍,具有良好的抗剥落性能。同时,该天然岩沥青还含有多种能促进石油沥青中的活性基团(羧基、羰基、醛、萘等)交联聚合的有机链,使得掺入该天然沥青的石油沥青分子的排列方式和网状结构(结点和强度)得以改善,增强了沥青内聚力,使其抗流动性、抗氧化性、粘附性和感温性等获得明显的改善,尤其在抗车辙方面,更是表现出十分优异的特性。
乌尔禾曾经号称是中国唯一天然沥青矿。 现资源已稀少。随着石油能源领域的深入勘探,四川青川境内天然沥青矿产资源得引起国内外沥青专家和我国固体油藏院士的高度重视。青川岩沥青正成为能源类矿产投资和新技术、新材料研发的新领域。到2013年底,国内使用青川岩沥青的道路里程已超过3000公里,如杭州湾跨海大桥,长春伊通河大桥,上海市政工程,四川乐宜,乐自高速等。
(1)沥青矿(asphaltites)。经常产于岩石裂缝或混杂于土中。存在于岩石中者较纯净。易溶于二硫化碳。优良的黏结性、抗水性和防腐蚀性。中国新疆产的天然沥青软化点为130~160℃,针入度0~51/10mm。混杂于土中者,含杂质较多,也难以拣取。
(2)湖沥青(lake asphalt)。天然堆积的地沥青,与黏土和水混杂而成的乳状物,多成湖的形式。需经精制方可使用。可用作制造石油沥青和黑色烘漆,用于涂料、清漆、蓄电池箱、刹车片和印刷油墨。大多用于铺筑一般路面。
(3)油页岩(又称油母页岩)是一种高灰分的含可燃有机质的沉积岩,它和煤的主要区别是灰分超过40%,与油页岩、碳质页岩的主要区别是含油率大于3.5%。油页岩经低温干馏可以得到页岩油,页岩油类似原油,可以制成汽油、柴油或作为燃料油。除单独成藏外,油页岩还经常与煤形成伴生矿藏,一起被开采出来。油页岩与煤炭、石油、天然气一样属于化石燃料,是非可再生资源、一次能源。
(岩沥青 湖沥青 海底沥青统称叫天然沥青) 青岩沥青是石油在岩石夹缝经过长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。岩沥青是天然沥青中的一种,其他天然沥青包括湖沥...
(岩沥青 湖沥青 海底沥青统称叫天然沥青) 青岩沥青是石油在岩石夹缝经过长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。岩沥青是天然沥青中的一种,其他天然沥青包括湖...
改性沥青用于道路面层,石油沥青与乳化沥青用于面层下的透层油,价格差异详见附图
天然沥青又称地沥青或矿物沥青(mineral pitch)。石油的转化产物。石油原油渗透到地面,其中轻质组分被蒸发,进而在日光照射下被空气中的氧气氧化,再经聚合而成为沥青矿物。主要由沥青质、树脂等胶质,以及少量的金属和非金属等其他矿物杂质组成。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化,一般已不含有任何毒素。
native asphelt;native bitumen
又称地沥青或矿物沥青(mineral pitch)。石油的转化产物。石油原油渗透到地面,其中轻质组分被蒸发,进而在日光照射下被空气中氧氧化,再经聚合而成为沥青矿物。主要由沥青质、树脂等胶质,以及少量的金属和非金属等其他矿物杂质组成。
目前,世界大部分油页岩分布区地质勘探程度低,很难对全球的油页岩资源量正确预测,只有部分国家对本国油页岩矿床进行了详细的勘探和评价工作。就目前的勘探情况而言,美国是世界上油页岩资源最丰富的国家,查明地质资源量为33400亿吨,折合页岩油为3036亿吨。
2004~2006年,中国对油页岩资源进行了国内首次评价,查明地质资源量为7199亿吨,折合成页岩油为476亿吨。中国在煤炭开采过程中产生的油页岩达到近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排弃量就达800万吨,排弃占用大量耕地,严重影响了矿区周围的生态环境。
2014年4月15日,交通运输部公告,天然沥青作为道路沥青混合料改性剂和添加剂的国家标准正式颁布,改变了沥青界用液体石油沥青的检测标准和实验手段来规范固体天然沥青某些指标的不当做法,从而降低路面沥青混合料成本,提高和改善路用综合性能,既防水损又抗车辙。标志着天然沥青作为绿色,低碳,环保新材料将在各级道路建设中大量普及推广使用。
天然沥青对基质沥青低温改性研究
为了提高基质沥青的低温性能,采用新疆地产的天然沥青来改性基质沥青,以克拉玛依90#和110#2种基质沥青为例,通过在5℃和10℃的测力延度实验,计算了2种基质沥青在改性前后应力、断裂做功、温度敏感系数的变化,并通过改性前后玻璃化温度的变化来证实低温改性效果。实验结果表明,天然沥青对克拉玛依110#基质沥青的最佳掺比为5%,天然沥青对克拉玛依90#基质沥青的最佳掺比为7%,改性沥青表现出较好的低温性能。
利用天然沥青调制硬质沥青的试验研究
天然沥青是一种高软化点的沥青,利用天然沥青调合生产硬质沥青是一条解决硬沥青生产的途径。对天然沥青调合商品70号沥青制备硬质沥青技术进行了实验研究,研究结果表明:调合沥青的针入度、延度等指标随天然沥青的添加而降低,软化点及PI值随调合比例提高而增加,在优化的调合比例范围内(外加法)(2.0%~5.0%),调合沥青满足50号道路沥青B级要求,调合天然沥青后可以有效改善沥青的抗车辙性能。
天然沥青储藏在地下,有的形成矿层或在地壳表面堆积。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化,一般已不含有任何毒素。
沥青材料分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青,天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物;石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油,经适当的工艺处理后得到的产品。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青,石油沥青是复杂的碳氢化合物与其非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240℃~330℃之间,燃点比闪点约高3℃~6℃,因此施工温度应控制在闪点以下。
唐国奇、张靖等。
交通运输部公路科学研究院、广州优路美新型建材有限公司等。